El núcleo interno de la Tierra, una esfera sólida compuesta principalmente de hierro con una pequeña proporción de elementos ligeros, podría albergar un estado exótico de la materia conocido como superiónico. Así lo revelan los resultados experimentales obtenidos por un equipo de investigadores de Science Tokyo, que han logrado reproducir en laboratorio las condiciones extremas de presión y temperatura que reinan en el centro de nuestro planeta.
Utilizando celdas de yunque de diamante con calentamiento por láser y conexiones eléctricas, los científicos identificaron firmas experimentales de hidruro de hierro superiónico en condiciones relevantes para el núcleo terrestre. Este hallazgo, publicado en la revista Physical Review Letters, proporciona nuevas pistas sobre la composición y la dinámica del interior profundo de la Tierra.
¿Qué es el estado superiónico?
El estado superiónico es una fase de la materia en la que los átomos de un elemento forman una red cristalina sólida, mientras que los átomos de otro elemento se mueven libremente a través de ella, como si fueran líquidos. Este comportamiento híbrido, que combina propiedades sólidas y líquidas, se ha observado en otros materiales, como el agua en condiciones extremas, pero nunca antes se había asociado al hierro hidruro en el núcleo terrestre.
En el caso del hidruro de hierro, los átomos de hidrógeno podrían difundirse rápidamente a través de la red de hierro, lo que influiría en propiedades como la conductividad eléctrica y térmica, así como en la forma en que las ondas sísmicas atraviesan el núcleo.
Condiciones extremas en el núcleo interno
El núcleo interno de la Tierra se encuentra a una profundidad de aproximadamente 5,150 kilómetros, donde la presión alcanza los 3.6 millones de atmósferas y la temperatura supera los 5,000 grados Celsius. Reproducir estas condiciones en el laboratorio es un desafío técnico que los investigadores han superado mediante el uso de celdas de yunque de diamante, que comprimen pequeñas muestras entre dos diamantes, y láseres que calientan la muestra a temperaturas extremas.
El equipo de Science Tokyo sometió muestras de hierro y agua a estas condiciones, observando que el hidrógeno liberado se incorporaba a la red de hierro, formando hidruro de hierro. Al analizar la estructura cristalina y las propiedades del material, encontraron evidencias de que el hidrógeno se movía rápidamente, lo que indica la presencia de un estado superiónico.
Implicaciones para la comprensión del núcleo terrestre
Este descubrimiento tiene profundas implicaciones para la geociencia. Si el hidruro de hierro superiónico existe en el núcleo interno, podría explicar algunas anomalías observadas en las ondas sísmicas, como la atenuación y la anisotropía (variación de la velocidad según la dirección). Además, la movilidad del hidrógeno podría afectar la convección térmica en el núcleo, influyendo en la generación del campo magnético terrestre.
El estudio también sugiere que el hidrógeno, un elemento ligero que se cree está presente en el núcleo, podría desempeñar un papel más importante de lo que se pensaba en la dinámica del interior de la Tierra.
Investigación futura y colaboración internacional
Los investigadores planean continuar sus experimentos para caracterizar mejor las propiedades del hidruro de hierro superiónico y explorar su comportamiento en un rango más amplio de condiciones. También esperan que sus resultados inspiren a otros grupos a investigar este fascinante estado de la materia y su relevancia para otros planetas.
El estudio es un ejemplo de cómo la colaboración entre la física de altas presiones y la geociencia puede manejar a descubrimientos innovadores sobre los procesos que ocurren en el interior de nuestro planeta.
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